張曉山，張旺鋒，高新宇，韋建芳，劉 影

（1.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.蘭州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 730000）

1 引 言

生態(tài)環(huán)境不僅是人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)條件，還是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的保障?？茖W(xué)客觀的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)起到鑒定、診斷、引導(dǎo)、激勵(lì)、治理等作用［1］。在當(dāng)前的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法中構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方法較普遍，如岳思妤等［2］基于PSR模型對(duì)甘肅省涇河流域農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該流域農(nóng)村生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐漸趨于好轉(zhuǎn)；Zhang等［3］采用層次分析法對(duì)五壘島灣國(guó)家濕地公園生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)五壘島灣國(guó)家濕地公園生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體良好；岳樹梅等［4］從公眾參與視角分析黃河流域生態(tài)保護(hù)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從搭建法律平臺(tái)、細(xì)化獎(jiǎng)懲機(jī)制等方面提出了黃河流域生態(tài)保護(hù)舉措。2015年環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ 192— 2015）中提出用生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)（EI）來(lái)評(píng)價(jià)區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。廖晉一等［5］基于EI指數(shù)評(píng)價(jià)了2013年和2016年合肥市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，結(jié)果表明2013年和2016年合肥市平均EI值均大于60，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體良好。但采用EI指數(shù)時(shí)存在權(quán)重確定主觀性強(qiáng)及數(shù)據(jù)獲取較難的問(wèn)題，關(guān)于該指數(shù)的應(yīng)用還處在探索階段。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，基于遙感影像的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法愈發(fā)被學(xué)者們重視，如姜仁貴等［6］融合多源數(shù)據(jù)構(gòu)建了黃河流域灌區(qū)生態(tài)環(huán)境演變仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供灌區(qū)多源信息融合、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用服務(wù)，可為灌區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供決策支持；徐涵秋［7］采用遙感技術(shù)提出遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI），基于該指數(shù)分析了福州市主城區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化情況，發(fā)現(xiàn)該指數(shù)的表征效果較好且具有數(shù)據(jù)容易獲取、不受人為因素干擾的優(yōu)點(diǎn)。RSEI指數(shù)被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用到城市［7－12］、流域［13－15］、沙漠［16－17］、草原［18］、自然保護(hù)區(qū)［19］、礦區(qū)［20－21］等的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)。

受干旱、風(fēng)沙、水資源短缺等因素的制約，張掖市甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境面臨土地沙化、鹽漬化、地下水水位下降、草場(chǎng)退化等諸多問(wèn)題。甘州區(qū)坐落于祁連山、黑河濕地2個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，加大這2個(gè)國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)與修復(fù)力度、筑牢國(guó)家西部重要生態(tài)安全屏障是張掖市甘州區(qū)面臨的生態(tài)建設(shè)主要任務(wù)?；诖耍疚倪x擇甘州區(qū)為研究區(qū)，基于Landsat遙感影像采用RSEI指數(shù)對(duì)1991—2020年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律進(jìn)行研究，利用地理探測(cè)器分析其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響因子，以期為西北干旱區(qū)綠洲城市及其他區(qū)域的綠色發(fā)展提供參考。

2 研究區(qū)概況

甘州區(qū)位于河西走廊中部，巴丹吉林沙漠南部邊緣，祁連山北麓，屬青藏高原、蒙古高原的過(guò)渡地帶，氣候?qū)俚湫偷臏貛Т箨懶詺夂?。地理特征表現(xiàn)為“兩山夾一盆”，由南部祁連山、北部合黎山與龍首山、中部走廊平原組成，地勢(shì)為南北高、中間低，海拔為1 400～2 000 m。甘州區(qū)不僅是國(guó)家西部重要的生態(tài)安全屏障，更是綠洲經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的承載區(qū)，近年來(lái)黑河流域生態(tài)治理、祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)修復(fù)取得了有效進(jìn)展，甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提升，但因其地處西北干旱區(qū)仍受諸多因素制約，生態(tài)環(huán)境承受壓力極大，保護(hù)綠洲生態(tài)環(huán)境、堅(jiān)持走綠色發(fā)展道路、筑牢國(guó)家西部重要生態(tài)安全屏障任務(wù)依舊艱巨。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

選取甘州區(qū)1991—2020年6—9月共7期的Landsat遙感影像（云量低于5%）作為主要數(shù)據(jù)源，Landsat遙感影像具有時(shí)間序列連貫性較好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)6—9月甘州區(qū)植被生長(zhǎng)狀況良好，不同區(qū)域的植被覆蓋度差異較為明顯，便于RSEI的計(jì)算。Landsat遙感影像及數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)源自地理空間數(shù)據(jù)云，人口數(shù)據(jù)源自《甘州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

3.2 遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI）

遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI）是在4個(gè)生態(tài)指數(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)主成分變換得出的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，4個(gè)生態(tài)指數(shù)包括綠度（NDVI）、濕度（WET）、干度（ND?SI）、熱度（LST）［9］，各生態(tài)指數(shù)的計(jì)算公式見表1。

表1 遙感生態(tài)指數(shù)計(jì)算公式

在對(duì)NDVI、WET、NDSI、LST進(jìn)行耦合形成RSEI指數(shù)之前，需進(jìn)行歸一化處理，公式為

式中：NIi為指標(biāo)歸一化處理結(jié)果；Ii為第i個(gè)像元值；Imin、Imax分別為像元最小值、最大值。

采用主成分分析法對(duì)歸一化處理后的4個(gè)生態(tài)指數(shù)進(jìn)行耦合，得到第一主成分PC1，即未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理的初始遙感生態(tài)指數(shù)（RSEI0）。對(duì)RSEI0進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到RSEI，公式為

式中：RSEI0min、RSEI0max分別為RSEI0的最小值、最大值；RSEI值范圍為0～1，數(shù)值越接近1表示生態(tài)環(huán)境質(zhì)量越好［11］。

3.3 景觀格局指數(shù)

采用景觀格局指數(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間格局變化狀況進(jìn)行描述和分析，使用Fragstats 4.2軟件計(jì)算景觀格局指數(shù)，其包括斑塊密度（PD）、最大生態(tài)景觀斑塊指數(shù)（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）及集聚度指數(shù)（AI）4個(gè)指數(shù)。

3.4 空間自相關(guān)

空間自相關(guān)常被用于研究時(shí)空格局演變，分為全局自相關(guān)和局部空間自相關(guān)兩種類型，分別用全局Moran′s I指數(shù)、局部Moran′s I指數(shù)表示。采用GeoDa軟件計(jì)算甘州區(qū)的Moran′s I指數(shù)并繪制LISA聚類圖。

3.5 地理探測(cè)器

地理探測(cè)器是一種探測(cè)空間分異性以及揭示其背后驅(qū)動(dòng)因子的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，由因子探測(cè)器、交互探測(cè)器、風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)器和生態(tài)探測(cè)器4個(gè)探測(cè)器組成［22］，本文使用因子探測(cè)器和交互探測(cè)器分析各因子對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響程度。

4 結(jié)果與分析

4.1 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量時(shí)間序列變化分析

統(tǒng)計(jì)計(jì)算的1991年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2020年甘州區(qū)RSEI值分別為0.306 9、0.294 0、0.297 2、0.324 2、0.337 3、0.354 3、0.368 0，這7 a的RSEI值一直較小，1991—2020年RSEI值整體在0.2～0.4范圍內(nèi)波動(dòng)上升，表明甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差，但保持改善向好的趨勢(shì)。

參考《生態(tài)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》（HJ 192— 2015），依據(jù)RSEI值把生態(tài)環(huán)境質(zhì)量劃分為5個(gè)等級(jí)：差（0～0. 2）、較差（0.2～0. 4）、一般（0.4～0. 6）、較好（0.6～0. 8）、好（0.8～1. 0），在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)甘州區(qū)各典型年的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)面積及占比（見表 2）。

表2 1991—2020年甘州區(qū)各典型年的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)面積及占比

由表2可知，在時(shí)間尺度上，甘州區(qū)整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)屬好的面積占比先下降后持續(xù)上升，到2020年面積為827.57 km2、占比為22.61%；較好等級(jí)面積占比在10%上下波動(dòng)；一般等級(jí)面積占比在2010年之前變化較小，2010年之后迅速下降到2.35%；較差等級(jí)面積占比整體波動(dòng)上升，從1991年2.38%上升到2020年8.54%；差等級(jí)面積占比整體表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，從1991年65.58%下降到2020年55.83%，該等級(jí)的面積占比較大，使甘州區(qū)整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)較低。1991—2020年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好和好這2個(gè)等級(jí)的面積占比之和從26.11%上升到33.28%，而較差和差這2個(gè)等級(jí)的面積占比之和從67.96%下降到64.37%，表明30 a內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體呈好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。

1991—2020年甘州區(qū)各典型年的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)分布見圖1，可以看出，甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為較好的區(qū)域集中于甘州區(qū)中部，中部走廊綠洲盆地是甘州區(qū)主要的農(nóng)耕區(qū)，地勢(shì)平坦、土地肥沃，黑河貫穿全境，灌溉條件便利，因此該區(qū)域植被覆蓋度高、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好。等級(jí)為一般和較差的區(qū)域位于綠洲北部的城鎮(zhèn)居民點(diǎn)附近，人類活動(dòng)不可避免地會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。等級(jí)為差的區(qū)域位于北部平山湖蒙古族鄉(xiāng)、三閘鎮(zhèn)紅沙窩村北山坡灘以及南部神沙窩灘、安陽(yáng)灘、新廟灘等地，這些區(qū)域地貌以荒漠戈壁、裸巖沙地為主，植被覆蓋度低，因此生態(tài)環(huán)境質(zhì)量差。

圖1 1991—2020年甘州區(qū)各典型年的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)分布

4.2 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量空間格局變化分析

4.2.1 景觀格局變化特征

1991—2020年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境景觀格局指數(shù)（PD、LPI、LSI、AI）平均值的變化情況見圖2，1991—2010年甘州區(qū)總體生態(tài)環(huán)境景觀格局較穩(wěn)定，2010年以后總體生態(tài)環(huán)境景觀格局變化較大，表明在甘州區(qū)發(fā)展過(guò)程中生態(tài)環(huán)境景觀斑塊數(shù)量增加，生態(tài)環(huán)境景觀格局趨于復(fù)雜，破碎化程度逐漸提高。

圖2 1991—2020年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境景觀格局指數(shù)變化情況

具體來(lái)看，等級(jí)為差的景觀格局PD和LSI在2010年前變化不大、2010年之后先上升后下降，LPI在21%上下波動(dòng)，AI穩(wěn)定在97.5左右，表明差等級(jí)對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境景觀格局斑塊在空間布局上較為集聚，景觀格局內(nèi)部以少量大斑塊為主，2010年之后斑塊破碎化程度有所提高，景觀異質(zhì)性增強(qiáng)；較差等級(jí)的景觀格局PD和LSI波動(dòng)較大，而LPI和AI變化不明顯，說(shuō)明較差等級(jí)的生態(tài)環(huán)境景觀格局斑塊先朝著破碎化方向發(fā)展后轉(zhuǎn)向集聚化發(fā)展；一般等級(jí)的景觀格局指數(shù)變化最明顯，表明一般等級(jí)的生態(tài)環(huán)境景觀格局在30 a內(nèi)發(fā)生了明顯變化，斑塊破碎化程度持續(xù)提高；較好等級(jí)的景觀格局變化與較差等級(jí)的極為相似，斑塊布局也是先朝著破碎化方向發(fā)展后轉(zhuǎn)向集聚化發(fā)展；好等級(jí)的景觀格局指數(shù)變化不明顯，表明這個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境景觀格局較穩(wěn)定。

4.2.2 空間自相關(guān)

采用500 m×500 m的單元格網(wǎng)分析甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間自相關(guān)并繪制LISA聚類圖（見圖 3）。

圖3 1991—2020年甘州區(qū)各年度的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量LISA聚類圖

由圖3可知，1991—2020年甘州區(qū)Moran′s I指數(shù)都大于0.7且z（I）統(tǒng)計(jì)值（表示Moran′s I指數(shù)是否顯著）都高于臨界值（為1. 96），通過(guò)了顯著性水平為5%的檢驗(yàn)，說(shuō)明甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間分布并不是完全隨機(jī)的，而是存在顯著的相關(guān)性。整體上甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的高－高聚類區(qū)主要分布在中部綠洲，而生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較差的低－低聚類區(qū)分布在北部、南部未利用地。2015年之前甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間分布較穩(wěn)定，2015年之后雖然中部高－高聚類區(qū)范圍擴(kuò)大，但內(nèi)部不顯著區(qū)域及低－高聚類區(qū)也明顯增多，表明2015年之后生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的中部綠洲高－高聚類的穩(wěn)定性變差，這與該時(shí)期城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積擴(kuò)大有一定關(guān)系。

從局部來(lái)看，30 a內(nèi)變化最明顯的區(qū)域有南端花寨鄉(xiāng)和安陽(yáng)鄉(xiāng)（圖3紅色框），1991—2020年南端花寨鄉(xiāng)和安陽(yáng)鄉(xiāng)呈現(xiàn)高－高聚類—不顯著—高－高聚類—不顯著—小范圍高－高聚類的空間集聚狀況，表明此區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量穩(wěn)定性極差，極易受到自然及人為因素的擾動(dòng)，原因是安陽(yáng)鄉(xiāng)和花寨鄉(xiāng)海拔超過(guò)2 000 m，水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境較脆弱；1991—2020年中部張掖市城區(qū)及工業(yè)園區(qū)（圖3綠色框）不顯著區(qū)域逐漸擴(kuò)大，原因是30 a內(nèi)隨著建設(shè)用地不斷擴(kuò)大以及人類活動(dòng)加劇，此區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐漸下降且范圍逐漸擴(kuò)大；2005年西北部烏江鎮(zhèn)（圖3黃色框）形成高－高聚類合圍之勢(shì)，此處靠近黑河，土地肥沃，加上國(guó)有林場(chǎng)持續(xù)推進(jìn)植樹造林工作，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善明顯。

4.3 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)變化分析

為對(duì)甘州區(qū)30 a生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化進(jìn)行深入分析，把生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化程度分為極度惡化、重度惡化、中度惡化、輕度惡化、基本不變、輕微改善、一般改善、明顯改善、顯著改善9個(gè)等級(jí)，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)1991—2020年甘州區(qū)各時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各級(jí)變化面積見圖4（未統(tǒng)計(jì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量基本不變的面積）。1991—1995年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積（輕微改善、一般改善、明顯改善、顯著改善的面積之和，下同）占8.07%、惡化面積（極度惡化、中度惡化、重度惡化、輕度惡化的面積之和，下同）占12.24%，1995—2000年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積占9.72%、惡化面積占9.44%，2000—2005年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積占12.92%、惡化面積占5.64%，2005—2010年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積占11.38%、惡化面積占5.66%，2010—2015年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積占16.72%、惡化面積占10.73%，2015—2020年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善面積占14.17%、惡化面積占13.47%。30 a內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體呈改善趨勢(shì)，其中改善面積為7.62 km2、占比為20.81%，以輕微改善為主；惡化面積為3.42 km2、占比為9.35%，以輕度惡化和中度惡化為主。

圖4 各時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各級(jí)變化面積

1991—2020年甘州區(qū)各時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各級(jí)變化空間分布見圖5。

圖5 各時(shí)段生態(tài)環(huán)境質(zhì)量各級(jí)變化空間分布

由圖5可知，1991—1995年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體表現(xiàn)為惡化，其中惡化區(qū)域主要分布在南端安陽(yáng)鄉(xiāng)和花寨鄉(xiāng)，輕度惡化區(qū)域遍布整個(gè)綠洲，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的區(qū)域較少，主要分布在綠洲西北部國(guó)有林場(chǎng)、龍首山以及東部、北部外圍；1995—2000年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善的區(qū)域有平原堡國(guó)有林場(chǎng)、黑河附近以及東南部堿灘鎮(zhèn)石崗墩灘，一般改善、輕微改善的區(qū)域集中在中部綠洲以及南端安陽(yáng)鄉(xiāng)、花寨鄉(xiāng)少部分區(qū)域，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化的區(qū)域分布在北部龍首山以及南端安陽(yáng)鄉(xiāng)、花寨鄉(xiāng)大部分區(qū)域、東部堿灘鎮(zhèn)綠洲部分區(qū)域以及中部綠洲外圍小部分區(qū)域；2000—2005年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善，尤其體現(xiàn)在南端花寨鄉(xiāng)、安陽(yáng)鄉(xiāng)以及東部堿灘鎮(zhèn)、西北部沙井鎮(zhèn)、烏江鎮(zhèn)、黑河附近，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯變差的區(qū)域集中在中部城區(qū)以及東部堿灘鎮(zhèn)和上秦鎮(zhèn)的國(guó)有林場(chǎng)；2005—2010年甘州區(qū)中部綠洲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體明顯改善，僅北部東大山國(guó)有林場(chǎng)、城區(qū)附近、黑河部分區(qū)域以及南端安陽(yáng)鄉(xiāng)、花寨鄉(xiāng)部分區(qū)域有所惡化；2010—2015年甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善區(qū)域和惡化區(qū)域分布較為分明，中部綠洲大部分區(qū)域及東大山國(guó)有林場(chǎng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化，而綠洲東北部、東部外圍及南端花寨鄉(xiāng)、安陽(yáng)鄉(xiāng)部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善；2015—2020年甘州區(qū)中部城區(qū)及附近的新墩鎮(zhèn)、長(zhǎng)安鄉(xiāng)、梁家墩鎮(zhèn)、上秦鎮(zhèn)以及南端安陽(yáng)鄉(xiāng)、花寨鄉(xiāng)部分區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化，綠洲西側(cè)、東側(cè)以及東大山國(guó)有林場(chǎng)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善。

4.4 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響因子探測(cè)分析

4.4.1 單因子探測(cè)分析

引入地理探測(cè)器揭示影響生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的因子，以RSEI為因變量，選取人口密度、海拔、綠度、濕度、干度、熱度6個(gè)指標(biāo)為自變量（因子），單因子探測(cè)結(jié)果見表3（其中q值代表影響因子對(duì)RSEI的影響程度，q值越大說(shuō)明影響力越大）。整體來(lái)看，1991年、2000年、2010年對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響最大的因子都是干度，這與甘州區(qū)超過(guò)一半的區(qū)域?yàn)榛哪瓯诘任蠢玫赜嘘P(guān)，大面積植被覆蓋度較低的土地導(dǎo)致干度值較大，而2020年的主導(dǎo)因子變?yōu)榫G度，原因是隨著“關(guān)井壓田”政策、“綠水青山就是金山銀山”理念的提出，促進(jìn)了甘州區(qū)生態(tài)建設(shè)，綠洲逐漸向外圍擴(kuò)展，使綠度的影響力超過(guò)了干度的。

表3 單因子探測(cè)結(jié)果

從1991—2020年各指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)的q值變化情況來(lái)看，在所有因子中人口密度的q值偏小，但數(shù)值在逐漸增大，表明人類活動(dòng)對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響較小，但影響力在逐步提升；在所有因子中海拔的q值最小且隨時(shí)間變化不明顯，說(shuō)明甘州區(qū)“兩山夾一盆”的地形對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響較??；1991—2010年綠度和濕度的q值波動(dòng)較小，2020年明顯減小，說(shuō)明受降水等因素的影響，中部綠洲植被覆蓋度下降，對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響有所降低；1991—2010年干度的q值超過(guò)0.95，到2020年驟降到0.822 3，說(shuō)明1991—2010年大面積的荒漠戈壁制約著甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的提高，而2020年甘州區(qū)未利用地面積有所減小，使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯提升；1991—2020年熱度的q值先增大后減小，表明氣溫對(duì)甘州區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較重要，但影響力在下降。

4.4.2 多因子探測(cè)分析

通過(guò)交互作用探測(cè)可反映出多因子交互作用對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響，相比單因子，雙因子的交互作用增強(qiáng)了對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響的解釋力，分別將甘州區(qū)4 a的RSEI與6個(gè)因子進(jìn)行交互作用探測(cè)，得出結(jié)果見圖6。1991年、2000年、2010年、2020年對(duì)甘州區(qū)RSEI影響最大的雙因子分別是濕度∩綠度、干度∩綠度、干度∩綠度、濕度∩綠度，此外綠度與其他所有因子的交互q值都明顯增大且都大于0.9，這說(shuō)明綠度與其他因子的交互作用對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響很大。值得注意的是，雖然人口密度和海拔對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響較小，但雙因子交互作用下兩者交互q值明顯增大，說(shuō)明受地形的影響，人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的干擾能力明顯增強(qiáng)。以上結(jié)果表明，綠洲是甘州區(qū)維持生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵，而綠洲之上的人類活動(dòng)影響著綠洲，從而影響甘州區(qū)整個(gè)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量并且這種影響力在逐漸增強(qiáng)，因此需要重視人類活動(dòng)對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的影響，充分發(fā)揮其有利的一面，減弱其造成的負(fù)面影響。

圖6 多因子探測(cè)結(jié)果

5 結(jié) 論

基于甘州區(qū)1991—2020年7期Landsat遙感影像，利用RSEI指數(shù)對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，得出以下結(jié)論。

（1）30 a內(nèi)甘州區(qū)RSEI在0.2～0.4范圍內(nèi)波動(dòng)上升，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體較差，但呈改善向好的趨勢(shì)。30 a內(nèi)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好和好這2個(gè)等級(jí)的面積占比之和增長(zhǎng)了7.17%，主要分布于甘州區(qū)中部綠洲，而較差和差這2個(gè)等級(jí)的面積占比之和減少了3.59%，主要分布于北部平山湖鄉(xiāng)及南部神沙窩灘、安陽(yáng)灘、新廟灘等地。

（2）30 a內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境景觀斑塊數(shù)量增加，生態(tài)環(huán)境景觀格局趨于復(fù)雜，破碎化程度逐漸提高，這種變化在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)為一般、較好、較差中表現(xiàn)最明顯。

（3）甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量在空間上存在顯著相關(guān)性，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的高－高聚類區(qū)主要分布在研究區(qū)中部綠洲，而質(zhì)量較差的低－低聚類區(qū)集中在北部、南部未利用地，2015年之前甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的空間分布較為穩(wěn)定，2015年之后雖然甘州區(qū)中部的高－高聚類區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大，但內(nèi)部不顯著區(qū)及低－高聚類區(qū)也明顯增多，表明2015年之后中部綠洲生態(tài)環(huán)境質(zhì)量較好的區(qū)域高－高聚類的穩(wěn)定性變差，這與這一時(shí)期城鎮(zhèn)建設(shè)用地大面積擴(kuò)展有一定的關(guān)系。

（4）30 a內(nèi)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯改善，其中改善面積為7.62 km2、占比為20.81%，以輕微改善為主；惡化面積為3.42 km2、占比為9.35%，以輕度惡化和中度惡化為主。

（5）從單因子探測(cè)結(jié)果來(lái)看，30 a內(nèi)對(duì)甘州區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量影響最明顯的因子是綠度和干度，人口密度的影響在逐漸提高；從多因子交互探測(cè)結(jié)果來(lái)看，所有因子交互作用都表現(xiàn)出雙因子增強(qiáng)效果，綠度與其他因子的交互作用對(duì)RSEI空間異質(zhì)性的解釋力最強(qiáng)。